方观察,即可看到位置、大小与原物一模一样的清晰逼真的三维立体像。 (1)改变参考光到物的距离,可以使再现像放大或缩小,此时,再现像的清晰程度有所改变。 (2)挡掉全息图的一部分,仍然可看到完整的物体像。
实像观察:去掉扩束镜,用细激光束照射(增大再现光的强度),在全息图的另一边用白
屏可以接收到共轭实像。
【注意事项】
1.不能直接用眼睛直视激光,以免造成视网膜永久损伤。
2.切勿用手指、手帕、毛巾或纸片擦拭各元件的光学表面,以免损坏元件。
3.曝光过程中切勿触及全息实验台,不要随意走动,以免引起振动或气流扰动,影响全息图质量。
【实验结果及分析】
1. 全息照相是否成功?为什么?有哪几条成功的经验? 2. 分析全息照相与普通照相的异同。
【分析与思考】
为什么用全息图的一部分也能再现整个物体的像? 全息照相的实验技术要求是什么?
为什么要求光路中的物光与参考光的光程尽量相等? 为什么个别光学元件安置不牢靠,将导致拍摄失败?
用两个激光器分别作为物光源和参考光源,能否记录全息图,为什么?
直接记录干涉图的底片在显形后形成一张全息负片,用此负片可复制全息图正片,试问正片和负片的重像有何区别?重现像的反衬是否相反(如同普通照相的正负片),为什么?
若全息片不小心打碎,用其中一个块再现来观察其虚像,下面哪种说法是正确的? ( )
(1) 再现原物的一部分。 (2) 完全不能再现虚像。
(3) 能再现完整的虚像, 和没打碎的整块全息照片再现的虚像毫无差别。 (4) 能再现完整的虚像,但衍射效率降低。 (5) 能再现完整的开业像,但分辨率降低。
(6) 能再现完整的虚像,和整块全息片再现的虚像毫无差别,仅仅观察起来不太方便。 用投影仪和显微镜观察到的条纹是什么条纹?它们是不是同一性质的条纹?作了这一对比观察后你有什么体会?
做实验时,如何调整判断实验光路中各器件的同轴?
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(四)霍耳效应法测量磁场
【实验原理】
详见教材:《结构化大学物理实验》(第二版)实验5.3(参考页码P.221?224)。
【实验目的】
(一)学习用霍耳效应法测量磁场的方法。
(二)掌握消除霍耳效应负效应(系统误差)的方法。
【实验内容】
(一)测量螺线管轴线上各点霍尔电压测量值。
(二)测量螺线管轴线上中点霍尔电压测量值随螺线管励磁电流的变化。
【实验器材】
常规磁场测量综合实验仪(第一组使用,如图4?1所示,霍尔灵敏度K=245 mV/mA/T)。 模块化磁场测量综合实验仪(第二组使用):含螺线管和霍尔传感器组件1套(霍尔灵敏度K=161 mV/mA/T),YB1725B电源1台,5V稳压电源3个,12V直流电源1个,双刀双掷换向开关模块2个,2?6mA可调恒流源模块1个,200mV数字电压表模块1个,20mA和2A数字电流表模块各一个,双香蕉插头硅胶线一套(250mm红色3根、黑色5根,600mm红色、黑色各2根)。
【实验操作步骤】
1.第一组同学(常规仪器适用)按图4?1接好电路。(第二组同学使用模块化仪器从下面的步骤2开始)。霍尔传感器的1、3脚为工作电流输入,分别接“IH输出”的正、负端; 2、4脚为霍尔电压输出,分别接“VH输入”的正、负端。螺线管左右接线柱(即“红”、“黑”)分别接励磁电流IM的“正”、“负”,这时磁场方向
图4?1 常规仪器做霍尔效应实验连线图
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为左边N右边S。
测量时应将“输入选择”开关置于“VH”挡,将“电压表量程”选择按键开关置于“200” mV挡,霍尔工作电流IH调到5.00mA,螺线管励磁电流IM调到0.500A。以下跳到步骤3。
2.第二组同学(模块化仪器适用)先检查确认可调直流稳压/稳流电源的开关未接通,将电源的4个旋钮全部反时针转到底,按图4?2连接电路。将5V、12V电源插头插入相应的模块。通电前要认真检查电路是否连接正确,以免烧毁电表和传感器!
注:换向开关按向“一”连接“b”,按向“二”连接“a”,按向中间位置“O”则全断开。
3 黑
4 蓝
1 红
2 黄
图4?2 模块化仪器霍尔传感器在线圈中位值的读数示意图
将直流稳压/稳流电源的恒压调节“CV”旋钮使输出电压约为8V,旋转恒流调节“CC”的“Fine”旋钮,使励磁电流IM=0.2000A,调节恒流源模块旋钮使霍尔工作电流IH=5.000mA。
3.霍尔传感器标尺杆坐标x=0.0mm对准读数环时,第一组(常规仪器)表示霍尔传感器正好位于螺线管最左端;第二组(模块化仪器)如图4?3所示,x′=0.0mm表示霍尔传感器
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在螺线管最左端外?50.0mm处,坐标变换公式为x′=x+50.0mm,即x′=50.0mm表示螺线管最左端,x′=125.0mm表示螺线管中间。
测量时在螺线管最左端左右应对称地多测几个数据,推荐的测量点为:第一组(常规仪器)x=?30.0、?20.0、?12.0、?7.0、?3.0、0.0、3.0、7.0、12.0、20.0、40.0、75.0mm;第二组(模块化仪器)x′=20.0、30.0、38.0、43.0、47.0、50.0、53.0、57.0、62.0、70.0、90.0、125.0mm。第二组(模块化仪器)需用公式x=x′?50.0mm将x′变换成x后再记录到表4?1中。
4.将霍耳元件往螺管线中间推动(电压变化快的时候,位置应取密一些,电压变化慢的时候,位置可取疏一点)。读出霍耳元件在不同位置时毫伏表读数Vi,对应的霍耳电压就是
图4?3 模块化仪器霍尔传感器在线圈中位值的读数示意图
VHi?Vi?V0i。其中零差V0i是IH和IM相同开关方向时,未加磁场(IM调为0.000A,或霍尔
元件位于螺线管外较远处,或模块化仪器将励磁电流换向开关置于“O”)测得的霍尔电压值。
5.为消除副效应,改变霍尔片的工作电流方向和磁场方向测量对应的霍耳电压。 6.将霍耳元件调距螺线管中部x=75.0mm处(x′=125.0mm),第一组(常规仪器)调节IM旋钮,使IM在0 ? 550mA范围内变化,每改变50mA测一次霍耳电压;第二组(模块化仪器)调稳压/稳流电源恒流调节“CC”的“Fine”旋钮,使IM在0.0 ? 220.0mA范围内变化(如果调节范围不够,也可用粗调旋钮“Coarse”辅助调节),每改变20.0mA测一次霍耳电压。测量时要注意副效应的消除。
7.记下霍耳元件的霍耳灵敏度K(常规仪器为245 mV/mA/T,模块化仪器为161 mV/mA/T)和霍耳工作电流IH。
8.将印在仪器上的螺线管参数包括编号、匝数N、长度L、平均半径R全部作为原始数据进行记录。注意每台仪器的螺线管参数不一样。
9.【选作】:第一组(常规仪器)将“电压表量程”选择按键开关置于“20” mV挡,第二组(模块化仪器)不用改变电压表。把霍尔传感器从线圈中取出,不断改变方向测量地磁场,能否大致判断地磁场S极方向?能否定量地测定水平分量方向(相对于实验桌前边)?霍尔传感器能否当指南针用?为什么?
【注意事项】
1.霍耳元件的电流不得超过5.5mA。
2.第一组(常规仪器)的励磁电流不得大于600mA,以免损坏螺线管。
3.第二组(模块化仪器)认真检查电路后才能通电,以免烧毁电表和传感器。
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【实验数据及分析】
1.数据记录参考表格
实验分组:第 组, 实验采用 常规 / 模块化 仪器 螺线管编号:No. ,线圈匝数:N = , 线圈长度:L = ,
线圈平均直径:D = ,霍耳工作流:IH = 。
励磁电流:IM = , 霍尔灵敏度K = ,
表4?1. 螺线管轴线上各点霍尔电压测量值和磁场强度计算值及误差
零差(IM=0.0000A时):V01= ,V02= ,V03= ,V04= 测量项目 x / mm ?30.0 ?20.0 ?12.0 * * * * * * * * * ?7.0 * * * ?3.0 * * * 0.0 3.0 * * * 7.0 * * * 12.0 * * * 20.0 * * * 40.0 * * * 75.0 V1 / mV V1- V01 / mV V2 / mV V- V / mV V2- V02 / mV V3 / mV V3- V03 / mV V4 / mV V4- V04 / mV VH / mV B / mT B理 / mT B? B理 / mT 相对误差 / % 注:1、下课前计算出各点处霍尔电压值和螺线管中点处磁场强度的理论值后老师检查。 2、【选作】计算打*的内容。
表4?2. 不同励磁电流下螺线管中点霍尔电压测量值和磁场强度计算值及误差 零差(IM = 0.0000A时):V01= ,V02= ,V03= ,V04=
常规仪器 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 测量 IM / A 项目 模块化 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 0.2200 V1 / mV V1- V01 / mV V2 / mV V- V / mV V2- V02 / mV V3 / mV V3- V03 / mV V4 / mV V4- V04 / mV VH / mV B / mT
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